4月17日，國際學術期刊Acta Pharmacologica Sinica在線發表了中國科學院上海營養與健康研究所楊黃恬研究團隊的研究論文“A simple and efficient method for purification of human pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes via activating p53”。該研究利用人多能干細胞分化的心肌細胞（hPSC-CMs）與非心肌細胞對p53信號通路的不同耐受性建立了通過激活p53高效、簡便純化hPSC-CMs的方法。
hPSC-CMs在研究人心血管發育、疾病建模、藥物篩選和毒性、細胞治療等領域具有重要價值。獲得高純度hPSC-CMs對于其應用至關重要。利用富含乳酸、無葡萄糖且營養貧乏的純化培養基（乳酸法）純化hPSC-CMs已被廣泛使用，但這種方法在純化過程中可致心肌細胞出現“缺血樣”表型，表現為自發性心律失常、異常鈣信號和肌節縮短。此外，大多數應用需要hPSC-CMs具有更高的成熟度，這需要延長培養時間。然而，早期純化后殘留的非心肌細胞仍在增殖，長時間培養使得hPSC-CMs純度降低, 而乳酸法對較長時間分化的hPSC-CMs純化能力幾乎喪失。因此，亟需發展滿足以上應用需求的替代純化方法。
通過比較幼稚心肌與成年心肌轉錄組，并結合實驗，研究人員發現p53信號通路在成年心肌細胞中顯著上調，表明心肌細胞可以耐受p53信號激活引起的細胞死亡，因此提出假設：利用心肌細胞與非心肌細胞對p53信號激活導致細胞死亡的耐受性不同，可以通過激活p53通路純化hPSC-CMs。研究人員首先測試了不同濃度p53激動劑nutlin-3a處理2天后恢復4天對hPSC-CMs的純化作用：隨著nutlin-3a濃度提高心肌細胞比例顯著增加，證明p53激活可純化hPSC-CMs，其對分化早期hPSC-CMs的純化效果與乳酸法類似，但對分化20天后hPSC-CMs的純化能力明顯優于乳酸。研究人員進一步證明nutlin-3a即使處理4天在不高于20 μmol/L濃度處理時未增加心肌細胞死亡，而40μmol/L?nutlin-3a處理4天可引起hPSC-CMs死亡；免疫熒光染色及動作電位分析進一步顯示20 μmol/Lnutlin-3a對?hPSC-CMs肌絲結構與電生理特征無明顯影響，證明20 μmol/L及更低的nutlin-a濃度對hPSC-CMs無明顯毒副作用。殘留未分化的hPSCs對hPSC-CMs用于心臟疾病細胞治療帶來潛在的成瘤風險。未分化hPSCs對p53激活極為敏感，在nutlin-3a處理下快速發生死亡；研究人員進一步測試nutlin-3a處理是否可用于去除hPSC-CMs中的未分化細胞。堿性磷酸酶染色顯示相較常規乳酸法純化法，p53激活純化在去除未分化細胞上具有顯著優勢，且經nutlin-3a處理的hPSCs與hPSC-CMs混合注射無法形成畸胎瘤，證明該方法可去除未分化細胞。最后，研究人員證明nutlin-3a在3株人胚胎干細胞系及1株人誘導多能干細胞系來源的心肌細胞均有高效純化效果，表明激活p53純化hPSC-CMs的通用性。
綜上，研究人員開發了一種新的hPSC-CMs純化方法，其具有如下優點（1）該方法操作簡便、通用、適用于早期及之后（超過20天）分化的hPSC-CMs高效純化；（2）有效去除未分化的hPSCs，從而提高hPSC-CMs在細胞治療中的安全性；（3）純化后的細胞具有正常的形態和電學特性。該方法可用于降低hPSC-CMs在藥物篩選、毒性檢測、疾病模擬和機制研究中的差異性，也為心臟疾病的細胞再生治療提供更安全的種子細胞。
中國科學院上海營養與健康研究所楊黃恬研究員、張鵬副研究員為本論文的共同通訊作者；張鵬副研究員、博士畢業生饒森樂為該論文的共同第一作者。該研究得到了浙江大學轉化醫學研究院梁平教授及王曉晨助理研究員、上海市東方醫院賈文文教授及魯濟真博士、中國科學院上海營養與健康研究所所級公共技術中心分析測試技術平臺的支持和幫助。該研究獲得國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、中國科學院青年研究促進會及浙江省“領雁”研發攻關計劃基金支持。
論文鏈接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40247037/
圖注：簡便高效的hPSC-CMs的純化方法。a，長時間培養的hPSC-CMs純度下降。b，乳酸純化法對分化第21天的hPSC-CMs純化作用微弱。c，nutlin-3a可用于長時間分化的hPSC-CMs純化。d，nutlin-3a相比乳酸純化方法有更好的去處未分化hPSCs效率。e，nutlin-3a純化的心肌細胞移植免疫缺陷型小鼠無畸胎瘤形成。f，nutlin-3a可用于多種hPSC系來源的心肌細胞。
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